CN218885139U - 一种用于二氧化碳激光雕刻机的光束检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于二氧化碳激光雕刻机的光束检测装置，其包括：传感器主体，其中部开设通孔，供二氧化碳激光光束通过；超声波喷雾模块，设置在传感器主体上，用于从侧面向通孔的出口方向喷水雾；红外温度传感器，设置在传感器主体上，其检测方向朝向通孔的轴线与超声波喷雾模块的喷雾方向的交汇处；控制模块，用于控制超声波喷雾模块喷水雾，并通过红外温度传感器检测水雾是否被穿过通孔的二氧化碳激光光束加热。本检测装置可通过非接触的方式检测二氧化碳激光光束是否经过预定位置。该检测方法对激光的衰减较小，且成本较低无需复杂精密的光学器件，可有效提高二氧化碳激光雕刻机的安全性。

Description

一种用于二氧化碳激光雕刻机的光束检测装置

技术领域

本实用新型涉及自动化加工领域，尤其涉及一种用于二氧化碳激光雕刻机的光束检测装置。

背景技术

中低端的激光雕刻机被广泛应用于广告文创行业，用以切割亚克力板、木板等轻质板材；这些板材通常具有较大的幅面，因此对激光雕刻机的切割范围具有较大的要求。为了应对这一需求，通常采用天车式的机构。

在天车式激光雕刻机中，切割台面的两侧设置有平行的轨道，天车桁架的两端分别同步行走在两根轨道上，以调节Y方向的切割位置；在天车桁架上滑动行走有切割头。二氧化碳激光管固定设置，其发出的激光经过反射镜45°反射后射入天车桁架上的反射镜，该反射镜将激光束反射至切割头，切割头上的反射镜将激光束向下反射，对切割台面上的板材进行切割，以上是市售的中低端激光切割机的常见光路。

在控制天车式激光雕刻机时，通过同步控制天车桁架两端的运动，可控制切割点的Y方向坐标，通过控制切割头的X方向位置，可控制切割点的X方向坐标；因此通过控制天车桁架以及切割头的位置即可将待切割板材切割成预定的形状。

但是在上述光路中，一旦某个反射镜因为结构变形、两个Y轴电机不同步、反射镜松动等原因导致光路异常，激光会从别处泄漏，无法到达板材。而二氧化碳激光不是可见光，且具有极高的功率，一旦激光管泄漏会造成严重的后果。为此，需要设计一种检测光路是否正常的装置，以便激光雕刻机的控制检测激光的光路是否正常，并在光路不正常时及时关闭激光器，以避免激光器持续照射发生严重的事故。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型提供一种用于二氧化碳激光雕刻机的光束检测装置，该传感器向激光经过的路径喷射水雾，通过检测水雾是否被加热以检测激光光路是否正常。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于二氧化碳激光雕刻机的光束检测装置，其包括：

传感器主体，其中部开设通孔，供二氧化碳激光光束通过；

超声波喷雾模块，设置在所述传感器主体上，用于从侧面向所述通孔的出口方向喷水雾；

红外温度传感器，设置在所述传感器主体上，其检测方向朝向所述通孔的轴线与所述超声波喷雾模块的喷雾方向的交汇处；

控制模块，分别与所述超声波喷雾模块以及红外温度传感器电性连接，用于控制所述超声波喷雾模块喷水雾，并通过红外温度传感器检测水雾是否被穿过所述通孔的二氧化碳激光光束加热。

本实用新型的进一步改进在于：所述超声波喷雾模块与供水组件连接，所述供水组件包括软管以及储水容器；所述储水容器瓶口向下且通过所述软管与所述超声波喷雾模块连接，所述储水容器的安装高度使得所述储水容器的瓶口高于所述超声波喷雾模块。

本实用新型的进一步改进在于：所述红外温度传感器的检测方向与所述超声波喷雾模块的喷射方向之间的空间夹角为0～60°。

本实用新型的进一步改进在于：所述传感器主体为法兰圆盘，通过螺栓与二氧化碳激光雕刻机固定连接。

本实用新型的进一步改进在于：所述控制模块通过I²C总线、SPI总线或者串口总线与所述红外温度传感器通信连接。

本实用新型的进一步改进在于：所述控制模块通过GPIO与所述超声波喷雾模块连接。

本实用新型的方案具有以下技术效果：本检测装置可通过非接触的方式检测二氧化碳激光光束是否经过预定位置。该检测方法对激光的衰减较小，且成本较低无需复杂精密的光学器件，可有效提高二氧化碳激光雕刻机的安全性。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是二氧化碳激光雕刻机的光束检测装置的立体示意图；

图2是二氧化碳激光雕刻机的光束检测装置的原理示意图；

图3是二氧化碳激光雕刻机的光束检测装置的电控原理图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

为了阐释的目的而描述了本实用新型的一些示例性实施例，需要理解的是，本实用新型可通过附图中没有具体示出的其他方式来实现。

如图1、图3所示，本实用新型的实施例提供一种用于二氧化碳激光雕刻机的光束检测装置，其包括：传感器主体10、超声波喷雾模块20、红外温度传感器30以及控制模块40。

本实施例中，传感器主体10呈环形，其中部开设通孔11，供二氧化碳激光光束通过，所述通孔11的直径为20mm～25mm。在一个具体实施例中，传感器主体10为法兰圆盘，通过螺栓与二氧化碳激光雕刻机的切割头固定连接。此外，传感器主体10还可通过其他的转接板与二氧化碳激光雕刻机连接。传感器主体10的安装方式只需使得被测的二氧化碳激光光束穿过通孔11且与通孔11的轴线平行。

超声波喷雾模块20固定设置在传感器主体10上，用于从侧面向通孔11的出口方向喷水雾。如图2所示，超声波喷雾模块20喷出的水雾呈锥形(图2中虚线所示的区域)，且与二氧化碳激光光束(图2中的箭头相交)。由于水分子对于二氧化碳激光具有较强的吸收能力，穿过水雾的二氧化碳激光光束会对水雾进行加热，形成高温区域(图2所示的阴影区域)。水雾未被加热时接近室温，而加热后其升温30度以上。此外，由于水雾较为稀薄，加热水雾对二氧化碳激光光束不会造成过大的衰减，使得二氧化碳激光光束可保持切割效果。

在一个具体实施例中，传感器主体10上开设有至少两个与所述超声波喷雾模块20以及所述红外温度传感器30安装位置相适配的安装孔(图中未示出)，穿过安装孔的螺栓将超声波喷雾模块20以及所述红外温度传感器30固定在所述传感器主体10上。

红外温度传感器30设置在传感器主体10上，其检测方向朝向通孔11的轴线与超声波喷雾模块20的喷雾方向的交汇处(图2所示的阴影区域)，当该交汇处的温度升高时，红外温度传感器30可快速检测该位置温度。

控制模块40分别与超声波喷雾模块20以及红外温度传感器30电性连接，用于控制超声波喷雾模块20喷水雾，并通过红外温度传感器30检测水雾是否被穿过通孔11的二氧化碳激光光束加热。控制模块40通过I²C总线、SPI总线或者串口总线与红外温度传感器30通信连接。控制模块40通过GPIO与超声波喷雾模块20连接。

在一个具体实施例中，控制模块40由STM32单片机实现。红外温度传感器30的型号为MLX90614，这是一款经典的红外线温度传感器，其具有较高的灵敏度以及较低的开发难度，其通过I²C总线与单片机连接并通信，互联网上有大量的与单片机组合应用的教程。超声波喷雾模块20同样是市售的雾化模块，其内部具有功率放大器以及超声波雾化器件，单片机可通过向功率放大输出方波信号或正弦波信号以驱动超声波雾化器件，使得其喷出水雾。控制单片机通过GPIO输出方波或正弦波是本领域的惯用技术手段。

控制模块40由激光雕刻机的控制板进行控制，需要检测时，控制模块40驱动超声波喷雾模块20喷雾，并通过红外温度传感器30检测温度，并根据温度判断水雾是否经过激光加热，水雾经过加热，表明在本检测装置之前的激光光路正常，如果水雾没有被加热，表明激光光束没有通过本检测装置。上述过程不涉及软件和方法的改进，本领域技术人员可根据现有技术实现本申请的控制模块40，因此控制模块40的实现不涉及软件和方法的改进。图1和图2中没有给出控制模块40的具体安装位置。在具体实施过程中，控制模块40可集成在传感器主体10上，也可以和激光雕刻机的其他电控部分集成在一起。

超声波喷雾模块20与供水组件连接，供水组件包括软管21以及储水容器22；储水容器22瓶口向下且通过软管21与超声波喷雾模块20连接，储水容器22的安装高度使得储水容器22的瓶口高于超声波喷雾模块20。储水容器22中的水由维护人员定期加注。

为了防止红外温度传感器30被水雾直喷，红外温度传感器30的检测方向与超声波喷雾模块20的喷射方向之间的空间夹角为0～60°。

在一些实施例中，对光束的检测是间隔进行的。传感器主体10上安装有风扇，吹风方向朝向所述通孔11的轴线与所述超声波喷雾模块20的喷雾方向的交汇处，用于在每次检测停止后吹风，吹散水雾。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种用于二氧化碳激光雕刻机的光束检测装置，其特征在于包括：

传感器主体(10)，其中部开设通孔(11)，供二氧化碳激光光束通过；

超声波喷雾模块(20)，设置在所述传感器主体(10)上，用于从侧面向所述通孔(11)的出口方向喷水雾；

红外温度传感器(30)，设置在所述传感器主体(10)上，其检测方向朝向所述通孔的轴线与所述超声波喷雾模块(20)的喷雾方向的交汇处；

控制模块(40)，分别与所述超声波喷雾模块(20)以及红外温度传感器(30)电性连接，用于控制所述超声波喷雾模块(20)喷水雾，并通过红外温度传感器(30)检测水雾是否被穿过所述通孔(11)的二氧化碳激光光束加热。

2.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳激光雕刻机的光束检测装置，其特征在于：所述超声波喷雾模块(20)与供水组件连接，所述供水组件包括软管(21)以及储水容器(22)；所述储水容器(22)瓶口向下且通过所述软管(21)与所述超声波喷雾模块(20)连接，所述储水容器(22)的安装高度使得所述储水容器(22)的瓶口高于所述超声波喷雾模块(20)。

3.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳激光雕刻机的光束检测装置，其特征在于：所述红外温度传感器(30)的检测方向与所述超声波喷雾模块(20)的喷射方向之间的空间夹角为0～60°。

4.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳激光雕刻机的光束检测装置，其特征在于：所述传感器主体(10)为法兰圆盘，通过螺栓与二氧化碳激光雕刻机固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳激光雕刻机的光束检测装置，其特征在于：所述控制模块(40)通过I²C总线、SPI总线或者串口总线与所述红外温度传感器(30)通信连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳激光雕刻机的光束检测装置，其特征在于：所述控制模块(40)通过GPIO与所述超声波喷雾模块(20)连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳激光雕刻机的光束检测装置，其特征在于：所述通孔(11)的直径为20mm～25mm。

8.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳激光雕刻机的光束检测装置，其特征在于：传感器主体(10)上开设有至少两个与所述超声波喷雾模块(20)以及所述红外温度传感器(30)安装位置相适配的安装孔，穿过所述安装孔的螺栓将所述超声波喷雾模块(20)以及所述红外温度传感器(30)固定在所述传感器主体(10)上。

9.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳激光雕刻机的光束检测装置，其特征在于：所述传感器主体(10)上安装有风扇，吹风方向朝向所述通孔(11)的轴线与所述超声波喷雾模块(20)的喷雾方向的交汇处。

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